Anthropogene Aktivitäten haben zu einer stark erhöhten Emission von Treibhausgasen in die Atmosphäre geführt. Unter den Treibhausgasen kommt Kohlenstoffdioxid (CO2) am häufigsten vor. Die Emission von CO2 führt zu irreversiblen Klimaveränderungen. Folgen sind die globale Erderwärmung und ein sinkender pH-Wert der Ozeane. Vereinbarungen und Empfehlungen der United States Environmental Protection Agency (US EPA) und des Intergovernmental Panel on Climate Change (IPCC, dt.: Weltklimarat) zielen daher auf die Reduktion und Stabilisierung von atmosphärischem CO2 während der nächsten Jahrzehnte ab. Da industrielle Prozesse die Hauptquelle für emittiertes CO2 sind, wurden mehrere Ansätze in Betracht gezogen, um abgeschiedenes CO2 zu binden und zu sequestrieren. Das gebundene CO2 kann anschließend als Ressource für eine Vielzahl wichtiger Produkte genutzt werden. Aktuell ist der effektivste Ansatz zur CO2-Sequestrierung in industriellen Prozessen die chemische Absorption von CO2 durch Lösungsmittel wie Monoethanolamin (MEA) in einem Absorberturm. Obgleich MEA bei der Entfernung von CO2 durch die Bildung stabiler Carbamate äußerst effizient ist, so ist die Kohlendioxidrückgewinnung äußerst energieintensiv und unwirtschaftlich. Es werden daher eine Vielzahl anderer CO2-absorbierender Lösungsmittel untersucht, um diesen Prozess wirtschaftlicher/kostengünstiger zu gestalten. Um diese alternativen Lösungsmittel wirtschaftlich nutzbar zu machen, werden Katalysatoren benötigt, welche hohe CO2-Absorptionsraten ermöglichen. Carboanhydrase (CA) ist ein umfangreich untersuchtes Metalloenzym, das als Modell für CO2-umwandelnde Katalysatoren eingesetzt wird. Aufgrund der anfälligen und empfindlichen Proteinstruktur der CA unter industriellen Bedingungen sind CA-Nachahmungen, die unter diesen Bedingungen funktionsfähig sind, vielversprechende Kandidaten, um als Katalysatoren in CO2-Sequestrierungssystemen zu fungieren. Bereits intensiv untersuchte CA-Nachahmungen, basierend auf kleinen Molekülen und gefalteten Peptiden, sind entweder aufgrund ihrer Reaktionsgeschwindigkeiten oder aufgrund ihrer Stabilitäten nicht nutzbar. Dieses Projekt befasst sich mit der Synthese und systematischen Untersuchung von de novo designten Peptid-Nanopartikel-Konjugaten (Nanozyme) als CA-nachahmende Katalysatoren für industrielle CO2-Sequestrierungssysteme. Rational designte, katalytisch aktive Peptide werden auf robusten Goldnanopartikeln und magnetischen Eisenoxid-Nanopartikeln immobilisiert, um komplexe selbstorganisierte Monoschichten zu erzeugen. In diesen Monoschichten können Wasserstoffbrückennetzwerke und/oder kooperative Interaktionen zwischen Aminosäureseitenketten, ähnlich denen eines natürlichen Enzyms, generiert werden. Die katalytischen Aktivitäten, sowie die kinetischen Parameter der Nanozyme werden mittels UV/Vis-Spektroskopie und Stopped-Flow-Methoden (Fluss-unterbrechende Analyse), mithilfe der Michaelis-Menten Theorie bestimmt. Potentielle Anwendungen unter industriellen Bedingungen werden durch CO2-Absorptionsmessungen in verschiedenen Lösungsmitteln (MEA, sterisch anspruchsvollen und tertiäre Amine, Ammoniak, Kaliumcarbonat) unter verschiedenen Bedingungen (Optimierung), gleich oder ähnlich denen eines CO2-Absorberturms untersucht. Die synthetisierten Nanozyme werden weiterhin bezüglich eines umweltfreundlichen CO2-Mineralisierungsprozesses untersucht. In diesem Prozess wird CO2 zu stabilem Calciumcarbonat umgewandelt.